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1、本科毕业设计题目：三相正弦变频电源的软件设计院 （系）： 电子信息工程学院 专 业： 电气工程及其自动化班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2009 年 06 月 三相正弦变频电源的软件设计摘 要本 文 设计了一个 AD/DC/AC 变频电源系统。该系统利用 XC164单片机, 采用 SPWM 变频控制技术，将 直 流 电 压 逆 变 成 电 压 、 频 率 可 变 的 交 流 输 出 ， 电 源输 出 波 形 近 似 于 正 弦 波 ， 实现了三相正弦波变频输出。并采用双闭环 PID 控制，使其输出线电压有效值为36 V，最大输出电流有效值达3 A。此外系统还具有良好的稳压性能和很小的
2、波形失真,并且能够进行自检测、过流、过压、过热和短路保护等功能。关键字：正弦波脉宽调制；PID； A/D 转换；变频电源Sinusoidal Three-phase Inverter Power Software DesignAbstractIn this paper, we designed a AD / DC / AC inverter power system. The system uses XC164 microcontroller, using SPWM inverter control technology, reverse DC voltage into a voltage,
3、variable frequency AC output waveform similar to sine wave power output to achieve the three-phase sine wave output inverter. And the use of double-loop PID control, so that the output line voltage RMS to 36 V, the maximum effective value of output current 3 A. System, the regulator also has a good
4、performance and very small waveform distortion, and to carry out self-inspection, over-current, over-voltage, overheating and short circuit protection.Keywords： sinusoidal pulse width modulation; PID control; A/D transformation; frequency-variable power supplier 目 录摘 要 .IABSTRACT .II1 绪论 .21.1 前 言 .
5、21.2 课题研究背景及意义 .21.3 国内外相关研究情况 .21.4 本文主要研究工作 .22 三相正弦变频技术相关理论研究 .42.1 正弦波生成方案的研究 .42.1.1 PWM 控制的基本原理 .42.1.2 SPWM 的产生过程 .72.2 PID 控制技术研究 .83 系统硬件简述 .123.1 系统结构框图 .123.2 XC164 单片机简介 .123.2.1 简介 .123.2.2 常用单元介绍 .123.2.3 A/D 转换器 .134 系统软件设计 .124.1 软件开发环境 .124.1.1 单片机编程开发语言 .12i4.1.2 Keil C 编辑器 .124.2
6、系统软件设计 .154.2.1 主程序设计 .154.2.2 中断程序 .174.2.3 SPWM 的编程实现 .184.2.4 输出电压和电流有效值的计算 .204.2.5 PID 控制 .225 结论 .28参考文献 .29致 谢 .30毕业设计（论文）知识产权声明 .31毕业设计（论文）独创性声明 .32附录 .331 绪论11 绪论1.1 前 言近来,变频电源在各行各业的应用日益广泛。变 频 器 电 源 主 要 用 于 交 流 电 机的 变 频 调 速 ， 其 在 电 气 传 动 系 统 中 占 据 的 地 位 日 趋 重 要 ， 已 获 得 巨 大 的 节 能 效果 。 由于世界各国
7、电网指标不统一，生产出口产品都需要电网模拟不同国家的电网状况，并保证稳定性。过去采用调压器调压，稳压器稳压，发电机进行二次变频，耗电量大，躁声大，稳定性差逐渐被变频电源所代替，所以市场上需求输出电压，频率无级数字可调，波形稳定纯净的电源。本文是设计一个新型工业用缝纫机三相正弦波变频电源，用以实现缝纫机的无级调速。该产品的设计是根据市场的需求而确定的，可填补该产品市场的空白，满足国内制衣业的急需。1.2 课题研究背景及意义该题目是设计一个新型工业用缝纫机三相正弦波变频电源，用以实现缝纫机的无级调速。该产品的设计是根据市场的需求而确定的，可填补该产品市场的空白，满足国内制衣业的急需。现代电源技术是
8、应用电力电子半导体器件,综合自动控制、计算机(微处理器)技术和电磁技术的多学科边缘交叉技术。在各种高质量、高效、高可靠性的电源中起关键作用,是现代电力电子技术的具体应用。当前,电力电子作为节能、节材、自动化、智能化、机电一体化的基础,正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向发展。在不远的将来,电力电子技术将使电源技术更加成熟、经济、实用,实现高效率和高品质用电相结合。技术的发展现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率 MOSFET 和 IGBT 为代表
9、的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。（1） 整流器时代大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约 20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解、牵引和直流传动三大领域。因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾1 绪论1经西安工业大学毕业设计（论文）0掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮。（2） 逆变器时代七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频调速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为 0100Hz 的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调
10、速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。（3） 变频器时代八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率 M0SFET 的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET 和 IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。1.3 国内外相关研究情况20 世纪 70 年代后,大规模集成电路和计算机控制技术的发展,以及现代控制理论的应用,推动了变频电源技术的发展,使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能,在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。在交流调速技术中,变频调速具有绝对优势,并且它的调速性能与可靠性不断完善,价格不断降低,特别是变频调速节电效果明显,而且易于实现过程自动化,深受工业行业的青睐。变频电源是运动控制系统中的功率变换器。当今的运动控制系统是包含多种学科的技术领域，总的发展趋势是：驱动的交流化，功率变换器的高频化，控制的数字化、智能
